1940年，上海弄堂里有一家偵探社由三姐妹經營，大姐秋妍雖然只會嬌氣地端茶倒水算賬，三妹冬泠對破案根本不感興趣，只有二姐知夏一股腦兒地在堅持破案。歌女小茉莉在演唱會即將開始之時遭到了槍殺。一心想破大案子的知夏橫沖直撞進了后臺，被警察攔住。最后因為妨礙公務罪再次被抓了起來。在案子很快破完之后，有天晚上冬泠在街上帶回了一個小女孩。最后小女孩說出了真相，原來她是歌女小茉莉的女兒，并指出警察抓錯了兇手。一夜，百樂門的黃老板告訴偵探社要安排小百合離開上海，小百合的父親到時會來接應。但第二天，百樂門的黃老板就被人殺害了。黃老板的死讓大家意識到小茉莉案件可能不僅僅是找到兇手那么簡單。司徒亮、知夏和秋妍調查起了工人的背景，他們發現工人家境貧寒卻人品端正，和媒體報導的人品形象根本不符。眾人帶著百合前往和黃老板約定地點，卻發現是一個騙局。大家最后發現了小百合的玩具兔子里的秘密——項鏈和暗號。警察局長的生日宴在新開的百樂門舉行，司徒亮偷偷安排三姐妹混進去。知夏打扮成偽證工人和兇手進行交易，原來兇手正是司徒亮的同事周警長。局長派人將周警長抓了起來。真正的兇手終于落網。一切看似風平浪靜的時候，新的暗殺又在風起云涌......